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시스템 알고리즘 모델링하기

불완전한 시스템 요구 사항과 아직 개발 중인 시스템 설계로 인해 파일 관리와 모델 아키텍처를 미리 정의할 수 없는 경우에도 기본적인 시스템 알고리즘을 모델링할 수 있습니다. 모델을 입력, 출력, 시스템으로 정리하여 성장하고 있는 모델에도 적용할 수 있는 모델 구성 요소의 일반적인 프레임워크를 만듭니다.

제한된 정보로 시작하는 모델링 워크플로의 첫 번째 단계를 보여주기 위해 이 예제에서는 질량, 스프링, 댐퍼로 구성된 간단한 기계 시스템을 사용합니다.

다음 2계 미분 방정식은 시스템의 특성을 정의합니다.

$$m\ddot{x} + c\dot{x} + kx = F$$

이 방정식에서

  • $m$ = 질량.

  • $c$ = 감쇠 계수.

  • $k$ = 스프링 상수.

  • $\ddot{x}$ = 가속도.

  • $\dot{x}$ = 속도.

  • $x$ = 변위.

  • $F$ = 외부 힘.

$\ddot{x}$에 대한 풀이는 위의 방정식을 Simulink® 모델에 더 명확하게 대응되는 형식으로 제공합니다.

$$\ddot{x} = \frac{1}{m}(F-c\dot{x}-kx)$$

ex_modeling_simple_system이라는 모델은 다음 방정식을 나타냅니다.

Sum 블록은 질량에 가해진 알짜힘을 계산합니다. 1/m로 레이블이 지정된 Gain 블록은 알짜힘에 $1/m$을 곱하여 질량의 가속도를 계산합니다. Integrator, Second-Order 블록은 질량의 속도와 위치를 계산합니다.

이 모델은 블록을 다음 세 영역으로 구성합니다.

  • Sources라는 영역에는 시스템 입력이 포함됩니다.

  • System이라는 영역에는 시스템 또는 플랜트를 나타내는 블록이 포함됩니다.

  • Sinks라는 영역에는 시스템 출력이 포함됩니다.

모델을 미리 정리하여 성장하고 있는 모델에도 적용할 수 있는 모델 구성 요소의 일반적인 프레임워크를 만듭니다.

이 예제는 개발 초기 단계의 모델을 보여주기 때문에 실제 입력 힘은 알 수 없으며 다양한 표준 소스 블록으로 표현될 수 있습니다. 이 모델은 시스템에 입력으로 연결된 Step 블록을 사용합니다. 일부 대체 소스 블록이 표시되어 있지만 이들은 주석 처리되어 있습니다. 예를 들어, 사용 가능한 경험적 데이터가 있는 경우 From Spreadsheet 블록을 사용하여 데이터를 불러올 수 있습니다.

유사하게 여러 싱크 블록이 출력 변위를 받을 수 있습니다. 시뮬레이션 결과가 기대치를 충족하는지 확인하기 위해 이 모델은 Scope 블록을 사용하여 신호를 시각화합니다.

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